中空SiC球形纳米颗粒的合成及吸波性能

特殊结构和组成是决定电磁波吸收性能的关键因素。采用自组装技术合成碳包覆二氧化硅(SiO₂@C)的球形纳米颗粒,经高温热处理后制备出中空SiC球形纳米颗粒。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品进行微观形貌分析和物相分析,采用矢量网络分析仪对样品的电磁参数进行测试,借助SiC的介电损耗以及其特殊的微观结构对其吸波性能进行调控,并模拟计算不同涂层厚度下样品的反射损耗(RL)。结果表明,随着SiO₂@C中碳含量的增加,经高温热处理后生成的SiC纳米颗粒由不规则的形状转变为中空球形纳米颗粒结构。在频率为14.06 GHz时,样品的最小反射损耗(RLmin)为-18.23 dB,有效吸收频带(RL≤-10 dB)达到了5.34 GHz,对应的涂层厚度为1.9 mm,体现出厚度薄、吸收频带宽的特点。     

化学共沉淀法制备FeSi@SiO_2@CoFe_2O_4复合粉末的吸波性能

以FeSi合金粉、TEOS、CoCl_2·6H_2O和FeCl_3·6H_2O为原料,对FeSi粉末进行包覆改性,采用化学共沉淀法制备FeSi@SiO_2@Co Fe_2O_4复合粉末,研究煅烧温度对包覆层结构、复合粉末磁性能与吸波性能的影响。结果表明,随煅烧温度从500℃升到800℃,均匀覆盖于FeSi粉末表面的CoFe_2O_4@SiO_2包覆层粒子逐渐聚集长大,导致包覆层局部结构被破坏。600℃煅烧的复合粉末具有均匀致密的包覆层结构,并具有较高的饱和磁化强度(173.2 (A·m~2)/kg、高矫顽力(3 047.8 A/m)和优良的电磁波吸收性能。FeSi@SiO_2@Co Fe_2O_4复合粉末的最大反射损耗(maximum reflection loss,RL_(max))达-53.5～-56.5 dB,有效带宽(反射损耗RL≤-10 dB,下同)为4.64～5.68 GHz。其中600℃煅烧的粉末可在薄厚度下实现对电磁波宽频带的有效强吸收。该粉末具有3个强吸收峰,RL_(max)分别为-56.5 dB (电磁波频率8.76 GHz,匹配厚度2.78 mm)、-49.2 dB (14.00 GHz,2.11 mm)和-40.5 dB (15.28 GHz,1.60 mm),3个强吸收峰的有效带宽大,分别为4.80、6.24和3.44 GHz,粉末的电磁波损耗机制为优良的阻抗匹配特性、高电磁波衰减常数、多重介电弛豫过程、多重界面极化以及高磁损耗和高介电损耗能力。     

Fe-Si-B非晶合金粉末的制备及吸波性能

采用正交试验法,利用硼氢化钠水溶液还原氯化亚铁和氟硅酸钠水溶液中的Fe和Si,制备出一种粒径为200~500 nm的球形粉末,采用X射线衍射仪、同步热分析仪、透射电子显微镜及选区电子衍射、X射线光电子能谱仪以及电感耦合等离子体光谱分析表明该粉末是成分为Fe87.6Si1.08B11.31的非晶态合金。利用矢量网络分析仪研究了该粉末的吸波性能,结果表明：该粉末在14.56 GHz处最小反射损耗为—44.8 dB,对应的匹配厚度为1.5 mm,有效带宽为6.16 GHz且为最大吸收带宽。对电磁波的损耗以磁损耗为主,介电损耗为辅,其中介电损耗以偶极极化为主,磁损耗以涡流损耗和自然共振为主。     

磁性Fe、Co、Ni纳米粒子的吸波性能研究

利用直流电弧等离子法在101.32 kPa(760 Torr)(H2+Ar)混合气氛下制备了Fe、Co、Ni纳米粒子,通过XRD、TEM、VSM及TC-436(LECO LTD.)N/O分析仪对纳米粒子进行了形貌和成分的表征,并通过矢量网络分析仪,利用同轴方法对粒子复合材料进行了电磁参数的测定。结果证明:在2~8 GHz频率范围内,Fe、Ni、Co纳米粒子/固体石蜡复合材料的复介电常数虚部ε″在3~4 GHz7、~10 GHz、14~16 GHz频段均出现峰值,Fe、Ni纳米粒子/固体石蜡复合材料复磁导率的虚部μ″吸收峰值分别在11~13 GHz、4~6 GHz频段处,Co纳米粒子/固体石蜡复合材料复磁导率的虚部μ″吸收峰值并没有出现。利用实验所得到的数据模拟了Fe、Ni、Co纳米粒子/固体石蜡复合材料不同厚度的电磁损耗能力,当涂层厚度为2 mm时,Fe纳米粒子/固体石蜡复合材料在8 GHz频率范围达到30 dB的吸收值。在2~18 GHz频率范围内,当涂层厚度为4 mm和5 mm时,Ni纳米粒子/固体石蜡复合材料出现了两个吸收峰,其值均大于10 dB。因此,通过Fe、Co、Ni纳米粒子的复合吸波材料可以展宽吸收电磁波的频段。     

MgFe_2O_4铁氧体改性羰基铁粒子制备及吸波性能

采用非均匀成核和化学沉淀相结合的方法制备了MgFe2O4铁氧体改性羰基铁(Carbonyl Iron,CI)复合粒子。用XRD和SEM对产物的晶体结构和微观形貌进行分析;研究了改性前后粒子在2~18GHz的电磁参数和吸波性能。结果表明:采用非均匀成核和化学沉淀相结合的方法可以制备MgFe2O4包覆CI复合粒子;改性粒子的复磁导率和介电常数实部较CI降低;介电常数虚部在频率为6~11.5GHz时大于CI,并在9 GHz左右有一个电损耗谱峰;改性粒子在-10 dB处频宽大于CI,最大吸收峰位置较CI向高频迁移;吸收层厚度为1.5 mm时,改性粒子的吸收峰值为-17.8241 dB,-10 dB的频宽为5.52 GHz,较改性前CI粒子,有效地改善了单一CI作为吸波剂的吸波性能。     

杨梅状Fe3O4@SnO2核壳材料制备及吸波性能

以磁性Fe₃O₄微球为模板，通过St?ber法和水热法合成了一种杨梅状的新型Fe₃O₄@SnO₂复合材料，主要应用于电磁波吸收领域。借助X射线衍射、X光电子能谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、振动样品磁强计和矢量网络分析仪对其物相结构、表面元素、微观形貌、磁性及吸波特性进行了分析表征。分析结果表明，杨梅状的Fe₃O₄@SnO₂的球径约为500 nm，无明显团聚，具有良好的形貌均匀性。其SnO₂层由纳米SnO₂颗粒松散堆叠而成，具有大量的空隙结构，层厚约为40 nm。杨梅状的Fe₃O₄@SnO₂具有较强的介电损耗能力，且有利于提升阻抗匹配性能，呈现出良好的电磁波吸收能力，当厚度为1.4～2.8 mm时，其最小反射损耗R_L（min）均低于?20 dB。其最优厚度为1.7 mm，此时R_L（min）为?29 dB，有效带宽为4.9 GHz（13.1～18 GHz），是一种具有发展潜力的吸波材料。      

FeNiCrAl0.4Cux高熵合金实现对C-Ku波段电磁波的有效吸收

对吸波材料的研究，本质就是通过调整材料的成分、结构等来调控其复介电常数和复磁导率，使电磁波尽可能多地进入吸波材料内部，以增强材料对电磁波的吸收能力。采用高能球磨法制备了具有软磁性能的 FeNiCrAl0.4 Cux（x = 0.2，0.4，0.6，0.8，1.0；摩尔比）高熵合金吸波材料，球磨后的粉末呈不规则的片状结构。实验结果表明，通过调节Cu元素的含量可以提高粉末颗粒的长径比和形状相关各向异性，促进表面极化，从而改善粉末的复介电常数和复磁导率，进一步增强电磁损耗能力。随着Cu元素摩尔比从0.2增加到1.0，粉末的阻抗匹配逐渐提高，衰减系数和反射损耗也逐渐增强，当x = 1.0时合金粉末拥有最高的衰减系数和最低的反射损耗-23.74 dB，厚度为2.0 mm。值得注意的是，通过调节材料的厚度， FeNiCrAl0.4Cux的有效吸波带宽（反射损耗＜-10 dB）几乎可以覆盖整个C—Ku （4~18 GHz）波段。本研究对实现高熵合金吸波材料宽频吸收具有重要意义。     

FeSiAlCr合金/W型六角晶系Ba铁氧体复合粉体的制备及微波特性

以雾化Fe85Si2Al6Cr7粉和溶胶凝胶法制备的W型六角晶系Ba1Co0.9Zn1.1Fe16O27铁氧体粉末为原料,通过高能球磨复合改性得到FeSiAlCr合金/W型六角晶系Ba铁氧体复合粉体。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对该粉体的微结构和形貌进行分析和观察,利用微波矢量网络分析仪系统测定粉体试样在2~18 GHz频段内的复介电常数和复磁导率以及吸波涂层试样板的吸波性能,研究该复合粉体的微波电磁特性和电磁损耗性能。结果表明,FeSiAlCr合金/W型六角晶系Ba铁氧体复合粉体颗粒保持W型铁氧体的六角片状晶粒形貌和微结构;其ε′、ε″、μ′和μ″均高于W型铁氧体而低于Fe合金的对应值;FeSiAlCr合金含量与复合材料的磁损耗和介电损耗的相对强弱密切相关,Fe合金含量适中的复合材料,其吸波涂层厚度为2 mm时,在2~18 GHz全频段的吸波性能高于20 dB,峰值点达50 dB。     

Co掺杂对RGO/Fe3O4复合材料组织结构和吸波性能的影响

研究了Co掺杂对还原氧化石墨烯(RGO)/Fe₃O₄复合材料结构、形貌和吸波性能的影响规律.采用一步水热法分别制备RGO/Fe₃O₄和Co掺杂的RGO/Fe₃O₄复合材料,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱分析Co掺杂对复合材料的微观形貌、相组成及表面元素价态的影响;利用矢量网络分析仪测定两种复合材料在2~18 GHz频率范围内的相对复介电常数和复磁导率,模拟计算了Co掺杂对RGO/Fe₃O₄复合吸波性能的影响规律.结果表明:部分Co参与了水热反应生成了CoCO₃、Co₃O₄和Co₂O₃,还有部分Co以单质形式存在,其通过正负电荷吸引机制,影响Fe3+在氧化石墨烯(GO)表面的配位,使得负载在还原氧化石墨烯(RGO)表面的Fe₃O₄纳米颗粒部分迁移至RGO片层间;Co掺杂改善了复合材料的导电能力和磁损耗能力,使复合材料的吸波能力显著增强.反射率模拟结果表明:掺杂后与掺杂前相比,当匹配厚度d=2.00 mm时,最大反射损耗提高3.44 dB,有效吸收频带拓宽2.88 GHz;当匹配厚度d=2.50 mm时,最大反射损耗提高8.45 dB,有效吸收频带拓宽2.73 GHz.Co掺杂对RGO/Fe₃O₄复合材料的结构和形貌有显著影响,并有效改善复合材料的吸波性能.      

快淬速度对低钕纳米复合NdFeB材料吸波特性影响

研究在不同淬速下获得的低Nd复合Nd Fe B材料吸波特性。X射线衍射(XRD)显示不同淬速下获得的样品晶体结构都呈α-Fe体心立方结构,扫描电子显微镜(SEM)显示样品都具有扁平状的微观结构,但均匀性及钝化程度不同。随着淬速的增加,合金的矫顽力和剩磁呈先升后降的趋势,矢量网络分析仪测量的样品电磁特性基本符合频散特性,淬速为40 m/s样品的磁损耗(μ″)先升后降,表明此样品μ″和晶粒间磁共振有关。基于传输线理论对样品反射损耗(RL)的数值模拟结果表明,涂层厚度为1.5 mm,淬速30 m/s样品在8.2 GHz获得的最小反射损耗RLmin为-7.69 d B,淬速40 m/s的样品在3.1 GHz时RLmin为-5.87 d B,当淬速增加到50 m/s时,样品在8.9 GHz处获得RLmin为-8.8 d B,不同的快淬速度对晶体结构的改变显著影响其吸波特性。     

Electromagnetic and microwave absorption properties of Er-Ho-Fe alloys

The Er_xHo_(2-x)Fe_(17)(x = 0.0, 0.1,0.2, 0.3, 0.4) powders were prepared by arc melting and high energy ball milling method. The influence of the Er substitution on phase structure, morphology, saturation magnetization,electromagnetic parameters was investigated by X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM), vibrating sample magnetometer(VSM) and vector network analyzer(VNA),respectively. The results show that the saturation magnetization increases and the average particle size increases with the increase of Er content. The minimum absorption peak frequency shifts towards a lower frequency region with the increase of Er content. The Er_(0.3)Ho_(1.7)Fe_(17) powder can achieve the minimum RL of-24.07 dB at 6.96 GHz with a thickness of 2.0 mm and the minimum RL is less than-20 dB at the thickness range from 2.0 to 3.0 mm. The minimum RL of Er_(0.3)Ho_(1.7)Fe_(17) is-37.26 dB at5.68 GHz and the frequency bandwidth of R-10 dB reaches about 1.2 GHz with a thickness of 2.4 mm.And the microwave absorbing properties of the composite with different weight ratios of Er_(0.3)Ho_(1.7)Fe_(17)/graphene were researched. The microwave absorbing peaks of the composite shift to lower frequency with the increase of graphene content. The values of the minimum RL of Er_(0.3)Ho_(1.7)Fe_(17)/graphene are close to-10 dB with absorbing coating thicknesses increased.     

Ni0．5Zn0．5La0．05Fe1.95O4铁氧体的制备与吸波性能研究

采用高分子凝胶法制备了Ni0．5Zn0．5La0．05Fe1.95O4铁氧体。当煅烧温度为600℃时,立方晶系尖晶石结构的Ni0．5Zn0．5La0．05Fe1.95O4相初步形成。掺杂稀土La后,Ni0．5Zn0．5La0．05Fe1.95O4铁氧体的吸波性能显著提高,吸收峰向高频移动,其电磁波反射率小于～10dB的频宽可达2．7GHz,最小反射率为-15．6dB。     

氧化石墨烯修饰FeSiCr纳米复合材料的微波吸收性能

采用等离子体电弧蒸发和表面改性技术制备氧化石墨烯（GO）修饰FeSiCr纳米复合材料（FeSiCr/GO），并对其微波吸收性能进行研究。拉曼光谱结果显示氧化石墨烯与FeSiCr纳米颗粒成功复合。通过TEM对FeSiCr/GO微观形貌进行表征，观察到少量絮状氧化石墨烯点缀于FeSiCr纳米颗粒表面，并且FeSiCr纳米颗粒分布在层状氧化石墨烯周围，形成氧化石墨烯修饰FeSiCr纳米复合材料。通过引入氧化石墨烯，可增加材料的电导率和界面极化能力，使FeSiCr/GO的微波吸收性能显著提升。模拟计算结果显示，在4.3 GHz处，FeSiCr/GO最小反射损耗（RL_min）可达－69.1 dB，调整涂层厚度在1.1~5.0 mm之间变化，其有效吸收频带（RL≤－10 dB）范围为2.6~18 GHz。微波吸收性能的改善可归因于阻抗匹配优化和微波损耗能力增强。      

Magnetic and microwave absorbing properties of Ce-Co-based alloy powders driven with lanthanum content

The composites of Ce-Co-based alloys doped with La content were fabricated via a vacuum arc melting method.The influences of La addition on microstructure,electromagnetic parameters,magnetic property and microwave absorbing property were measured by the corresponding equipment.The morphology characteristics manifest that all samples display sheet structure,and the average particle size of alloy powders increases with increasing La content The saturation magnetization(M_S) decreases with increasing La addition as a whole.The minimum reflection loss(RL) of La_(0.4)Ce_(1.6)Co_(17) alloy powder about-42.29 dB can be obtained about-42.29 dB at 7.84 GHz with the matching thickness of 1.8 mm,and the corresponding effective bandwidth can achieve about 2.24 GHz.In addition,the minimum RL frequency moves towards a lower frequency region as the La content increases.The minimum RL of La_(0.3)Ce_(1.7)Co_(17)alloy powder is less than-20 dB ranging from 1.2 to 2.4 mm in the whole 4-16 GHz.The maximum bandwidth can reach about 4.88 GHz at the given thickness of 1.2 mm.In general,these all indicate that the La addition is beneficial to improving the microwave absorbing performance in both effective bandwidth and absorption intensity.     

Complex Permittivity and Microwave Absorption Properties of Zinc Oxide Leach Residues

Cylindrical cavity perturbation method was used to measure complex permittivity of zinc oxide leach residues (ZOLR) at frequency of 2.45 GHz. The results indicate that both dielectric constant and Loss factor of ZOLR increased with increased of temperature and moisture content. The research of ZOLR’s microwave absorption properties were performed based on reflection loss (RL) theory. Microwave absorption peak of ZOLR moves towards higher material thickness with decreasing of moisture content. However, microwave absorption peak of ZOLR moves towards smaller material thickness with increasing of temperature. RL of ZOLR sensitively depends on material thickness of itself. If want to keeping microwave absorption properties of ZOLR greater than 90% in the process of microwave drying, 10 mm, 40 mm, and 50 mm should be selected as the optimum material thickness.     

Synthesis and Characterization of Microwave Absorbing SrFe<Subscript>12</Subscript>O<Subscript>19</Subscript>/ZnFe<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>4</Subscript> Nanocomposite

Zinc ferrite and strontium hexaferrite; SrFe₁₂O₁₉/ZnFe₂O₄ (SrFe_11.6Zn_0.4O₁₉) nanoparticles having super paramagnetic nature were synthesized by simultaneous co-precipitation of iron, zinc and strontium chloride salts using 5 M sodium hydroxide solution. The resulting precursors were heat treated (HT) at 850, 950 and 1150°C for 4 h in nitrogen atmosphere. The hysteresis loops showed an increase in saturation magnetization from 1.040 to 58.938 emu/g with increasing HT temperatures. The ‘as-synthesized’ particles have size in the range of 20–25 nm with spherical and needle shapes. Further, these spherical and needle shaped nanoparticles tend to change their morphology to hexagonal plate shape with increase in HT temperatures. The effect of such a systematic morphological transformation of nanoparticles on dielectric (complex permittivity and permeability) and microwave absorption properties were estimated in X band (8.2–12.2 GHz). The maximum reflection loss of the composite reaches −26.51 dB (more than 99% power attenuation) at 10.636 GHz which suits its application in RADAR absorbing materials.